1 Espaces pr´ehilbertiens
1.1 Espaces pr´ehilbertiens r´eels
D´efinition 1 Un produit scalaire sur un R-ev Eest une application
ϕ(x, y)∈E2→ϕ(x, y) =< x|y >∈R,
telle que
–ϕest sym´etrique,
–ϕest bilin´eaire,
–ϕest positive, en ce sens que, pour tout x∈E, ϕ(x, x)≥0,
–ϕest une forme bilin´eaire ”d´efinie” en ce sens que pour tout x∈E,
ϕ(x, x) = 0 ⇒x= 0.
Un espace muni d’un produit scalaire est un espace pr´ehilbertien r´eel, un espace euclidien
s’il est de dimension finie.
Th´eor`eme 1 in´egalit´es de Cauchy-Schwarz et in´egalit´e de Minkowski (ou triangulaire)
•Soit Eun R-ev muni d’un produit scalaire ϕ, alors
ϕ(x, y)2≤ϕ(x, x)ϕ(y, y),
l’´egalit´e ayant lieu ssi xet ysont li´es.
•En notant ||x|| =ϕ(x, x),on a, Pour tout couple (x, y)∈E2,
||x+y|| ≤ ||x|| +||y||.
•L’application x∈E→ ||x|| =ϕ(x, x) est une norme sur E.
D´emonstration classique, voir le cas complexe pour une d´emonstration g´en´erale.
Exercice/lllustration 1 Quelques exemples
1. Dans Rn, < X|Y >=xiyi;
2. Dans R[X] on aura une mine de produits scalaires, d`es lors que les fonctions ω, ωi
sont continues et strictement positives en tout point :
< P |Q >=1
0
w(t)P(t)Q(t)dt,
< P |Q >=1
0
w1(t)P(t)Q(t)dt +1
0
w2(t)P′(t)Q′(t)dt...
3. Dans C([a, b],R),
< f|g >=1
0
w(t)f(t)g(t)dt
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